Danfoss FC 302, FC 301 Design guide [sv]

MAKING MODERN LIVING POSSIBLE

Design Guide

VLT® AutomationDrive FC 301/302

0,25–75 kW

www.danfoss.com/drives

Innehåll Design Guide

Innehåll

1 Inledning

1.1 Syftet med Design Guide

1.2 Ytterligare dokumentation

1.3 Förkortningar, symboler och konventioner

1.4 Definitioner

1.5 Dokument- och programversion

1.6 Överensstämmelse med föreskrifter

1.6.1 CE-märkning 10

1.6.1.1 Lågspänningsdirektivet 10

1.6.1.2 EMC-direktivet 10

1.6.1.3 Maskindirektivet 11

1.6.2 Uppfyller UL 11

1.6.3 Uppfyller C-tick 11

1.6.4 Uppfyller Marine 11

1.7 Instruktion för avfallshantering

1.8 Säkerhet

2 Säkerhet

8 8 8 8

9 10 10

11 11

2.1 Säkerhetssymboler

2.2 Behörig personal

2.3 Säkerhetsåtgärder

3 Grundläggande driftprinciper

3.1 Allmänt

3.2 Driftsbeskrivning

3.3 Driftsekvens

3.3.1 Likriktardelen 14

3.3.2 Mellanliggande del 14

3.3.3 Växelriktardel 14

3.3.4 Bromstillval 14

3.3.5 Lastdelning 15

3.4 Styrgränssnitt

3.5 Kopplingsschema

3.6 Regulatorer

3.6.1 Styrprincip 18

3.6.2 FC 301 kontra FC 302 Styrprincip 19

3.6.3 Styrstruktur i VVC

plus

12 12 12

14 14 14 14

15 16 18

3.6.4 Styrstruktur i Flux utan återkoppling (endast FC 302) 21

3.6.5 Styrstruktur i Flux med motoråterkoppling (endast FC 302) 22

MG33BF07 Danfoss A/S © Rev. 2014-04-04 Med ensamrätt. 1

Innehåll Design Guide

3.6.6 PID 23

3.6.6.1 Varvtal PID-styrning 23

3.6.6.2 Finjustering av PID-varvtalsreglering 26

3.6.6.3 Process-PID-styrning 27

3.6.6.4 Avancerad PID-reglering 28

3.6.7 Intern strömreglering i VVC

3.6.8 Lokalstyrning (Hand On) och Fjärrstyrning (Auto On) 29

plus

-läge 28

3.7 Referenshantering

3.7.1 Referenser 30

3.7.2 Referensgränser 32

3.7.3 Skalning av förinställda referenser och bussreferenser 33

3.7.4 Skalning av analog referens och återkoppling och pulsreferens och pulsåterkoppling 33

3.7.5 Dödband kring noll 34

4 Produktfunktioner

4.1 Automatiserade driftfunktioner

4.1.1 Kortslutningsskydd 38

4.1.2 Överspänningsskydd 38

4.1.3 Detektering av motorfas saknas 39

4.1.4 Detektering av nätfasobalans 39

4.1.5 Slå på utgången 39

4.1.6 Överbelastningsskydd 39

4.1.7 Låst rotor-funktion 39

4.1.8 Automatisk nedstämpling 39

38 38

4.1.9 Automatisk energioptimering 40

4.1.10 Automatisk switchfrekvensmodulering 40

4.1.11 Automatisk nedstämpling för hög bärfrekvens 40

4.1.12 Prestanda vid effektfluktuationer 40

4.1.13 Resonansdämpning 40

4.1.14 Temperaturstyrda fläktar 40

4.1.15 EMC-överensstämmelse 40

4.1.16 Galvanisk isolation av styrplintar 40

4.2 Anpassade tillämpningsfunktioner

4.2.1 Automatisk motoranpassning 41

4.2.2 Termiskt motorskydd 41

4.2.3 Nätavbrott 41

4.2.4 Inbyggd PID-regulator 42

4.2.5 Automatisk omstart 42

4.2.6 Flygande start 42

4.2.7 Fullt moment med reducerad hastighet 42

2 Danfoss A/S © Rev. 2014-04-04 Med ensamrätt. MG33BF07

Innehåll Design Guide

4.2.8 Frekvenshopp 42

4.2.9 Förvärmning av motor 42

4.2.10 Fyra programmerbara inställningar 42

4.2.11 Dynamisk bromsning 43

4.2.12 Styrning av mekanisk broms utan återkoppling 43

4.2.13 Mekanisk bromsstyrning med återkoppling/mekanisk broms vid lyft 44

4.2.14 Smart Logic Control (SLC) 45

4.2.15 Säkert vridmoment av 46

4.3 Danfoss VLT® FlexConcept

5 Systemintegrering

5.1 Omgivande miljöförhållanden

5.1.1 Fukt 47

5.1.2 Temperatur 47

5.1.3 Temperatur och kylning 47

5.1.4 Manuell nedstämpling 48

5.1.4.1 Nedstämpling för drift vid lågt varvtal 48

5.1.4.2 Nedstämpling för lågt lufttryck 48

5.1.5 Ljudnivå 49

5.1.6 Vibrationer och stötar 49

5.1.7 Aggressiva miljöer 49

5.1.7.1 Gaser 49

5.1.7.2 Exponering för damm 50

5.1.7.3 Omgivningar med explosionsrisk 50

5.1.8 Underhåll 51

5.1.9 Lagring 51

5.2 Allmänt om EMC

47 47

5.2.1 EMC-testresultat 53

5.2.2 Emissionskrav 54

5.2.3 Immunitetskrav 54

5.2.4 Motorisolering 55

5.2.5 Lagerströmmar i motorn 56

5.3 Nätstörningar/Övertoner

5.3.1 Övertonseffekter i ett strömdistributionssystem 57

5.3.2 Övertonsbegränsningar, standard och krav 57

5.3.3 Övertonsbegränsning 58

5.3.4 Övertonsberäkning 58

5.4 Galvanisk isolation (PELV)

5.4.1 PELV – Protective Extra Low Voltage 58

5.5 Bromsfunktioner

MG33BF07 Danfoss A/S © Rev. 2014-04-04 Med ensamrätt. 3

Innehåll Design Guide

5.5.1 Val av bromsmotstånd 59

6 Produktspecifikationer

6.1 Elektriska data

6.1.1 Nätförsörjning 200–240 V 62

6.1.2 Nätförsörjning 380–500 V 64

6.1.3 Nätförsörjning 525–600 V (endast FC 302) 67

6.1.4 Nätförsörjning 525–690 V (endast FC 302) 70

6.2 Allmänna specifikationer

6.2.1 Nätström 72

6.2.2 Motoreffekt och motordata 72

6.2.3 Omgivande miljöförhållanden 73

6.2.4 Kabelspecifikationer 73

6.2.5 Styrning av ingång/utgång och styrdata 73

6.2.6 Nedstämpling för omgivningstemperaturer 77

6.2.6.1 Nedstämpling för omgivningstemperatur, kapslingstyp A 77

6.2.6.2 Nedstämpling för omgivningstemperaturer, kapslingstyp B 77

6.2.6.3 Nedstämpling för omgivningstemperatur, kapslingstyp C 80

6.2.7 Uppmätta värden för dU/dt-testning 82

62 62

6.2.8 Verkningsgrad 85

6.2.9 Ljudnivå 85

7 Så här beställer du

7.1 Drive Configurator

7.1.1 Typkod 86

7.1.2 Språk 88

7.2 Beställningsnummer

7.2.1 Tillval och tillbehör 89

7.2.2 Reservdelar 91

7.2.3 Tillbehörspåsar 91

7.2.4 VLT AutomationDrive FC 301 92

7.2.5 Bromsmotstånd för FC 302 94

7.2.6 Andra flat pack-bromsmotstånd 98

7.2.7 Övertonsfilter 100

7.2.8 Sinusfilter 102

7.2.9 dU/dt-filter 104

86 86

8 Mekanisk installation

8.1 Säkerhet

8.2 Dimensioner

8.2.1 Mekanisk montering 109

4 Danfoss A/S © Rev. 2014-04-04 Med ensamrätt. MG33BF07

106 106 107

Innehåll Design Guide

8.2.1.1 Avstånd 109

8.2.1.2 Väggmontering 109

9 Elinstallation

9.1 Säkerhet

9.2 Kablar

9.2.1 Åtdragningsmoment 112

9.2.2 Ingångshål 113

9.2.3 Åtdragning av skydd efter att anslutningar upprättats 117

9.3 Nätanslutning

9.3.1 Säkringar och maximalbrytare 121

9.3.1.1 Säkringar 121

9.3.1.2 Rekommendationer 121

9.3.1.3 CE-överensstämmelse 122

9.3.1.4 Uppfyller UL 125

9.4 Motoranslutning

9.5 Skydd mot läckström till jord

9.6 Ytterligare anslutningar

9.6.1 Relä 134

9.6.2 Frånskiljare och kontaktorer 135

111 111 112

117

130 133 134

9.6.3 Lastdelning 136

9.6.4 Bromsmotstånd 136

9.6.5 PC-programvara 136

9.6.5.1 MCT 10 137

9.6.5.2 MCT 31 137

9.6.5.3 Programvaran Harmonic Calculation Software (HCS) 137

9.7 Ytterligare motorinformation

9.7.1 Motorkabel 137

9.7.2 Ansluta flera motorer 138

9.8 Säkerhet

9.8.1 Test för hög spänning 140

9.8.2 EMC-jordning 140

9.8.3 ADN-korrekt installation 140

10 Tillämpningsexempel

10.1 Vanliga tillämpningar

10.1.1 Drivsystem med återkoppling 146

10.1.2 Programmering av Momentgräns och stopp 146

137

140

141 141

10.1.3 Programmering av varvtalsreglering 147

11 Tillval och tillbehör

MG33BF07 Danfoss A/S © Rev. 2014-04-04 Med ensamrätt. 5

149

Innehåll Design Guide

11.1 Kommunikationstillval

11.2 I/O, återkopplings- och säkerhetstillval

11.2.1 VLT® modul för generellt I/O-kort MCB 101 149

11.2.2 VLT® Pulsgivartillval MCB 102 151

11.2.3 VLT® resolver-tillval MCB 103 153

11.2.4 VLT® reläkort MCB 105 155

11.2.5 VLT® Safe PLC-gränssnittstillval MCB 108 157

11.2.6 VLT® PTC-termistorkort MCB 112 158

11.2.7 VLT® Extended Relay Card MCB 113 159

11.2.8 VLT® givaringångstillval MCB 114 161

11.2.9 VLT® Safe Option MCB 15x 162

11.2.10 VLT® C-tillvalsadapter MCF 106 166

11.3 Rörelsekontrolltillval

11.4 Tillbehör

11.4.1 Bromsmotstånd 168

11.4.2 Sinusfilter 168

11.4.3 dU/dt-filter 168

149 149

166 168

11.4.4 Common Mode-filter 168

11.4.5 Övertonsfilter 168

11.4.6 IP21/typ 1 kapslingssats 169

11.4.7 Fjärrmonteringssats för LCP 171

11.4.8 Monteringsfäste för kapslingstyp A5, B1, B2, C1 och C2 171

12 Installation och konfiguration av RS-485

12.1 Installation och inställning av

12.1.1 Översikt 174

12.2 Nätverksanslutning

12.3 Bussavslutning

12.4 Installation och konfiguration av RS-485

12.5 Översikt över FC-protokollet

12.6 Nätverkskonfiguration

12.7 FC-protokollets grundstruktur för meddelanden

12.7.1 Innehållet i ett tecken (en byte) 176

12.7.2 Telegramstruktur 176

12.7.3 Telegramlängd (LGE) 177

174 174

175 175 175 176 176 176

12.7.4 Frekvensomformarens adress (ADR) 177

12.7.5 Datakontrollbyte (BCC) 177

12.7.6 Datafältet 178

12.7.7 PKE-fältet 179

12.7.8 Parameternummer (PNU) 179

6 Danfoss A/S © Rev. 2014-04-04 Med ensamrätt. MG33BF07

Innehåll Design Guide

12.7.9 Index (IND) 179

12.7.10 Parametervärde (PWE) 180

12.7.11 Datatyper som stöds 180

12.7.12 Konvertering 180

12.7.13 Processord (PCD) 181

12.8 Exempel

12.8.1 Skriva ett parametervärde 181

12.8.2 Läsa ett parametervärde 181

12.9 Översikt över Modbus RTU

12.9.1 Antaganden 182

12.9.2 Vad användaren redan bör känna till 182

12.9.3 Översikt över Modbus RTU 182

12.9.4 Frekvensomformare med Modbus RTU 182

12.10 Nätverkskonfiguration

12.11 Grundstruktur för Modbus RTU-meddelanden

12.11.1 Frekvensomformare med Modbus RTU 183

12.11.2 Meddelandestruktur för Modbus RTU 183

12.11.3 Start-/stoppfält 183

12.11.4 Adressfält 183

12.11.5 Funktionsfält 184

12.11.6 Datafält 184

12.11.7 Fältet CRC-kontroll 184

181

182

182 183

12.11.8 Adressering av spolregister 184

12.11.9 Styra frekvensomformaren 185

12.11.10 Funktionskoder som stöds av Modbus RTU 186

12.11.11 Modbus--undantagskoder 186

12.12 Åtkomst till parametrar

12.12.1 Parameterhantering 186

12.12.2 Datalagring 186

12.12.3 IND (Index) 187

12.12.4 Textblock 187

12.12.5 Konverteringsfaktor 187

12.12.6 Parametervärden 187

12.13 Danfoss FC-styrprofil

12.13.1 Styrord enligt FC-profil (8-10 Styrprofil = FC-profile) 187

12.13.2 Statusord enligt FC-profil (STW) (8-10 Styrprofil = FC-profil) 189

12.13.3 Varvtalsreferens för buss 190

12.13.4 Styrord enligt PROFIdrive-profilen (CTW) 190

12.13.5 Statusord enligt PROFIdrive-profil (STW) 192

186

187

Index

MG33BF07 Danfoss A/S © Rev. 2014-04-04 Med ensamrätt. 7

194

Inledning Design Guide

1 Inledning

1.1 Syftet med Design Guide

Design Guide innehåller den information som krävs för integrering av frekvensomformaren i en mängd olika tillämpningar.

VLT® är ett registrerat varumärke.

1.2 Ytterligare dokumentation

Det finns ytterligare dokumentation som hjälper dig att förstå frekvensomformarens avancerade funktioner, programmering och överensstämmelse med krav.

Handboken innehåller detaljerade anvisningar för

•

hur du installerar och startar frekvensomformaren. Programmeringshandboken innehåller detaljerad

•

information om hur du arbetar med parametrar och många tillämpningsexempel.

Handboken för VLT

•

innehåller information om hur du använder Danfoss frekvensomformare i funktionssäkerhetstillämpningar.

Du kan få tag på ytterligare dokumentation och

•

handböcker via Danfoss. Se danfoss.com/Product/ Literature/Technical+Documentation.htm för listor.

De beskrivna procedurerna gäller inte alltid helt

•

och fullt om du använder viss tillvalsutrustning. Glöm inte att kontrollera de specifika krav som beskrivs i instruktionerna som medföljer tillvalsutrustningen.

Kontakta en Danfoss-leverantör eller besök www.danfoss.com om du vill ha ytterligare information.

1.3

Förkortningar, symboler och konventioner

Konventioner

Numrerade listor används för procedurer. Punktlistor används för annan information och för beskrivning av illustrationer. Kursiv text används för

hänvisningar

•

länk

•

fotnot

•

parameternamn, parametergruppens namn,

•

parameteralternativ

Säkert vridmoment av

60° AVM 60° Asynkron vektor modulering A Ampere/AMP AC Växelström AD Frånluft AI Analog ingång AMA Automatisk motoranpassning AWG American Wire Gauge °C CD Konstant urladdning CM Common mode CT Konstant moment DC Likström DI Digital ingång DM Differential mode D-TYP Beror på frekvensomformaren EMC Elektromagnetisk kompatibilitet ETR Elektronisk-termiskt relä f

JOG

MAX

MIN

M,N

FC Frekvensomformare g Gram Hiperface

hk Hästkraft HTL HTL-pulsgivarpulser (10–30 V) – högspännings-

Hz Hertz I I I I I

kHz Kilohertz LCP Lokal manöverpanel lsb Den minst signifikanta biten (least significant

m Meter mA Milliampere MCM Mille Circular Mil MCT Rörelsekontrollverktyg mH Millihenry-induktans min Minut ms Millisekund

INV

LIM

M,N

VLT,MAX

VLT,N

Grader Celsius

Motorfrekvensen när joggfunktion aktiveras Motorfrekvens Den maximala utfrekvens som frekvensomformaren använder på denna utgång. Den minimala motorfrekvensen från frekvensomformaren. Nominell motorfrekvens

Hiperface® är ett registrerat varumärke som tillhör Stegmann

transistorlogik

Nominell växelriktarutström Strömgräns Nominell motorström Den maximala utströmmen Den nominella utströmmen från frekvensomformaren

bit)

8 Danfoss A/S © Rev. 2014-04-04 Med ensamrätt. MG33BF07

Inledning

msb Den mest signifikanta biten (most significant

bit)

VLT

nF Nanofarad NLCP Numerisk lokal manöverpanel (NLCP) Nm Newtonmeter n

Online-/offlineparametrar P

br,cont.

PCB Kretskort PCD Processdata PELV Protective Extra Low Voltage P

M,N

PM-motor Permanentmagnetmotor Process-PID PID-regulatorn upprätthåller önskat varvtal,

br,nom

RCD Jordfelsbrytare Regen Regenerativa plintar R

min

RMS Effektivvärde varv/minut Varv per minut R

rec

s Sekund SFAVM Stator Flux-orienterad Asynkron Vektor

STW Statusord SMPS Strömförsörjning i switchläge THD Total övertonsdistorsion T

LIM

TTL TTL-pulsgivarpulser (5 V) – transistor-transis-

M,N

V Volt VT variabelt moment

plus

VVC

Tabell 1.1 Förkortningar

Frekvensomformarens verkningsgrad definierad som förhållandet mellan utgående och ingående effekt

Synkront motorvarvtal Ändringar av onlineparametrar aktiveras omedelbart efter det att datavärdet ändrats. Bromsmotståndets märkeffekt (genomsnittlig effekt vid kontinuerlig bromsning)

Frekvensomformarens nominella uteffekt som HÖ Nominell motoreffekt

tryck, temperatur osv. Det nominella (rekommenderade) motståndsvärdet som säkerställer en bromseffekt på motoraxeln på 150/160 % under 1 minut.

Minsta tillåtna bromsmotståndsvärde enligt frekvensomformaren

Bromsmotståndets motståndsvärde och motstånd

Modulering

Momentgräns

torlogik Nominell motorspänning

Voltage Vector Control

Design Guide

Följande symboler används i det här dokumentet:

VARNING

Indikerar en potentiellt farlig situation som kan leda till dödsfall eller allvarliga personskador.

FÖRSIKTIGT

Indikerar en potentiellt farlig situation som kan leda till mindre eller måttliga personskador. Symbolen kan också användas för att uppmärksamma tillvägagångssätt som inte är säkra.

OBS!

Indikerar viktig information, inklusive situationer som kan leda till skador på utrustning eller egendom.

1.4 Definitioner

Utrullning

Motoraxeln är i fritt läge. Inget moment på motorn.

Bromsmotstånd

Bromsmotståndet är en modul som kan absorbera bromseffekten som genereras vid regenerativ bromsning. Denna regenerativa bromseffekt höjer mellankretsspänningen. En bromschopper ser till att effekten avsätts i bromsmotståndet.

CT-kurva

Konstant moment används för tillämpningar med t.ex. transportband, förträngningspumpar och kranar.

Initiering

Om initiering utförs (14-22 Driftläge) återställs frekvensomformaren till fabriksinställningarna.

Intermittent driftcykel

Ett intermittent driftvärde avser en serie driftcykler. Varje cykel består av en period med och en period utan belastning. Driften kan vara endera periodisk eller ickeperiodisk.

Meny

Spara parameterinställningarna i fyra menyer. Byt mellan de fyra parameterinställningarna och redigera en uppsättning medan en annan uppsättning är aktiv.

Eftersläpningskompensation

Frekvensomformaren kompenserar eftersläpningen med ett frekvenstillskott som följer den uppmätta motorbelastningen vilket håller motorvarvtalet närmast konstant.

Smart Logic Control (SLC)

SLC är en sekvens av användardefinierade åtgärder som utförs när motsvarande användardefinierad händelse utvärderas som sann av Smart Logic Controller. (Parametergrupp 13-** Smart Logic.

FC-standardbuss

Inkluderar RS-485-buss med FC-protokoll eller MCprotokoll. Se 8-30 Protokoll.

Termistor

Ett temperaturberoende motstånd som placeras där temperaturen ska övervakas (frekvensomformare eller motor).

MG33BF07 Danfoss A/S © Rev. 2014-04-04 Med ensamrätt. 9

Inledning

Design Guide

Tripp

Ett tillstånd som uppstår vid felsituationer, exempelvis när frekvensomformaren utsätts för överhettning eller när frekvensomformaren skyddar motorn, processen eller mekanismen. Omstart förhindras tills orsaken till felet har försvunnit och trippläget annulleras genom återställning eller, i vissa fall, programmeras för automatisk återställning. Tripp får inte användas för personlig säkerhet.

Tripp låst

Ett läge som uppstår vid felsituationer när frekvensomformaren skyddar sig själv, och som kräver fysiska ingrepp, exempelvis om frekvensomformaren utsatts för kortslutning vid utgången. En fastlåst tripp kan annulleras genom att slå av nätspänningen, eliminera felorsaken och ansluta frekvensomformaren på nytt. Omstart förhindras tills trippläget annulleras genom återställning eller, i vissa fall, genom programmerad automatisk återställning. Tripp får inte användas för personlig säkerhet.

VT-kurva

Variabel momentkurva. Används för pumpar och fläktar.

Effektfaktor

Den sanna effektfaktorn (lambda) tar alla övertoner med i beräkningen och är alltid mindre än effektfaktorn (cos-fi) som endast beaktar de första övertonerna för ström och spänning.

Uλ x Iλ x

cos

cosϕ=

Cosfi kallas även förskjuten effektfaktor.

Både lambda och cosfi för Danfoss VLT®-frekvensomformare anges i kapitel 6.2.1 Nätström.

Effektfaktorn indikerar i vilken grad frekvensomformaren belastar nätförsörjningen. Ju lägre effektfaktor, desto högre I effekt.

Dessutom visar en hög effektfaktor att övertonsströmmarna är låga. Alla Danfoss-frekvensomformare har inbyggda likströmsspolar i DC-bussen för att ge hög effektfaktor och minska THD på nätet.

1.5

Denna handbok granskas och uppdateras regelbundet. Förslag på förbättringar tas tacksamt emot. Tabell 1.2 visar dokumentversionen och motsvarande programversion.

Utgåva Anmärkningar Programversion

MG33BFxx Ersätter MG33BExx 6,72

Tabell 1.2 Dokument- och programversion

kVA

Dokument- och programversion

Uλ x Iλ

vid samma kW-

RMS

1.6

Överensstämmelse med föreskrifter

Frekvensomformare är konstruerade i överensstämmelse med de direktiv som beskrivs i detta avsnitt.

1.6.1 CE-märkning

CE-märket (Conformité Européenne) anger att produkttillverkaren följer alla gällande EU-direktiv. De tre EU-direktiv som gäller utformning och tillverkning av frekvensomformare är lågspänningsdirektivet, EMC-direktivet, och (för enheter med integrerad säkerhetsfunktion) maskindirektivet.

CE-märkningen är avsedd att undanröja tekniska hinder för den fria rörligheten mellan EU- och EFTA-länder på den inre marknaden. CE-märkningen avser inte produktens kvalitet. Märkningen ger inte heller någon information om produktens tekniska specifikationer.

1.6.1.1

Frekvensomformare klassificeras som elektroniska komponenter och måste vara CE-märkta i enlighet med lågspänningsdirektivet. Direktivet omfattar all elektrisk utrustning avsedd för 50–1000 V AC och 75–1600 V DC.

Direktivet gör gällande att utrustningen måste utformas på ett sådant sätt att säkerhet och hälsa för personer och djur inte riskeras, liksom materiella tillgångar, när utrustningen installeras korrekt, underhålls ordentligt och används som avsett. Danfoss CE-märkning uppfyller lågspänningsdirektivet och en försäkran om överensstämmelse med direktivet kan utfärdas på begäran.

1.6.1.2

Elektromagnetisk kompatibilitet (EMC) innebär att elektromagnetiska störningar mellan apparater inte påverkar deras prestanda negativt. Det grundläggande skyddskravet i EMC-direktivet 2004/108/EG anger att enheter som genererar elektromagnetiska störningar (EMI), eller vars drift kan påverkas av EMI, måste vara konstruerade för att begränsa generering av elektromagnetiska störningar och ska ha en lämplig immunitetsklass för EMI när de installeras korrekt, underhålls och används som avsett.

En frekvensomformare kan användas som fristående enhet eller som en del av en mer omfattande anläggning. Enheter som används fristående eller som en del av ett system måste vara CE-märkta. System måste inte vara CEmärkta, men måste uppfylla EMC-direktivets grundläggande skyddskrav.

Lågspänningsdirektivet

EMC-direktivet

10 Danfoss A/S © Rev. 2014-04-04 Med ensamrätt. MG33BF07

Inledning Design Guide

1.6.1.3 Maskindirektivet

1.7

Instruktion för avfallshantering

Frekvensomformare klassificeras som elektroniska komponenter som lyder under lågspänningsdirektivet, men frekvensomformare med integrerad säkerhetsfunktion måste uppfylla maskindirektivet 2006/42/EG. Frekvensomformare som saknar säkerhetsfunktion omfattas inte av maskindirektivet. Om en frekvensomformare integreras i ett maskinsystem, ger Danfoss information om vilka säkerhetsbestämmelser som gäller för frekvensomformaren.

Maskindirektivet 2006/42/EG gäller maskiner som består av ett antal sammankopplade komponenter eller enheter varav minst en kan utföra mekanisk rörelse. Direktivet gör gällande att utrustningen måste utformas på ett sådant sätt att säkerhet och hälsa för personer och djur inte riskeras, liksom materiella tillgångar, när utrustningen installeras korrekt, underhålls ordentligt och används som avsett.

När frekvensomformare används i maskiner med minst en rörlig del, måste maskintillverkaren tillhandahålla en deklaration som informerar om att maskinen uppfyller alla relevanta lagar och säkerhetsföreskrifter. Danfoss CEmärkningar uppfyller maskindirektivet för frekvensomformare som har en integrerad säkerhetsfunktion och tillhandahåller en försäkran om överensstämmelse på begäran.

Uppfyller UL

1.6.2

Utrustning som innehåller elektriska komponenter får inte hanteras på samma sätt som hushållsavfall. Sortera det separat i enlighet med gällande lokal lagstiftning.

Tabell 1.3 Instruktion för avfallshantering

1.8 Säkerhet

Frekvensomformare innehåller högspänningskomponenter och kan ge livshotande skador om de hanteras felaktigt. Enbart utbildade tekniker får installera och köra utrustningen. Inget reparationsarbete får utföras utan att frekvensomformaren har gjorts strömlös och att den föreskrivna tidsperioden har förflutit (så att den lagrade energin kan avges).

Se Handboken, som levereras med enheten och finns tillgänglig online för:

urladdningstid och

•

detaljerade säkerhetsanvisningar och varningar.

•

För att frekvensomformaren ska kunna köras säkert måste alla säkerhetsföreskrifter och säkerhetsmeddelanden följas.

UL-klassad

Bild 1.1 UL

OBS!

Frekvensomformare med kapslingstyp T7 (525–690 V) är inte certifierade för UL.

Frekvensomformaren uppfyller kraven i UL508C. Mer information finns i avsnittet Termiskt motorskydd i Design Guide.

1.6.3

Uppfyller C-tick

1.6.4 Uppfyller Marine

Mer information om överensstämmelse med den europeiska överenskommelsen om transport av farligt gods (ADN) finns i kapitel 9.8.3 ADN-korrekt installation.

MG33BF07 Danfoss A/S © Rev. 2014-04-04 Med ensamrätt. 11

Säkerhet

Design Guide

2 Säkerhet

2.1 Säkerhetssymboler

Följande symboler används i det här dokumentet:

VARNING

Indikerar en potentiellt farlig situation som kan leda till dödsfall eller allvarliga personskador.

FÖRSIKTIGT

Indikerar en potentiellt farlig situation som kan leda till mindre eller måttliga personskador. Symbolen kan också användas för att uppmärksamma tillvägagångssätt som inte är säkra.

OBS!

Indikerar viktig information, inklusive situationer som kan leda till skador på utrustning eller egendom.

VARNING

OAVSIKTLIG START

När frekvensomformaren är ansluten till växelströmsnätet kan motorn starta när som helst, vilket orsakar risk för dödsfall, allvarliga personskador eller materiella skador. Motorn starta med hjälp av en extern brytare, ett seriellt buss-kommando, en ingångsreferenssignal från LCP, eller ett uppklarat feltillstånd.

1. Koppla ur frekvensomformaren från nätanslutningen när hänsyn till personsäkerhet gör det nödvändigt att undvika oavsiktlig motorstart.

2. Tryck på [Av] på LCP, innan du programmerar parametrarna.

3. Frekvensomformaren, motorn och all annan elektrisk utrustning måste vara driftklara när frekvensomformaren ansluts till växelströmsnätet.

2.2 Behörig personal

Korrekt och säker transport, lagring, installation, styrning och underhåll krävs för problemfri och säker drift av frekvensomformaren. Endast behörig personal får installera och använda denna utrustning.

Behörig personal definieras som utbildade medarbetare med behörighet att installera, driftsätta och underhålla utrustning, system och kretsar i enlighet med gällande lagar och bestämmelser. Dessutom måste personalen vara införstådd med de instruktioner och säkerhetsåtgärder som beskrivs I detta dokument.

2.3

Säkerhetsåtgärder

VARNING

HÖG SPÄNNING

Frekvensomformare innehåller hög spänning när de är anslutna till växelströmsnätet. Om installation, driftsättning och underhåll inte utförs av utbildad personal kan det leda till dödsfall eller allvarliga personskador.

Installation, driftsättning och underhåll får

•

endast utföras av behörig personal.

VARNING

URLADDNINGSTID

Frekvensomformaren har DC-busskondensatorer som kan behålla sin spänning även när nätspänningen kopplats från. Om du inte väntar den angivna tiden efter att strömmen bryts innan service eller reparationsarbete påbörjas kan det leda till dödsfall eller allvarliga personskador.

1. Stoppa motorn.

2. Koppla från nätspänningen, permanentmagnetmotorer och externa DC-bussförsörjningar, inklusive reservbatterier, UPS och DC-bussanslutningar till andra frekvensomformare.

3. Vänta tills kondensatorerna är helt urladdade innan underhåll eller reparationsarbete utförs. Information om väntetiderna finns i Tabell 2.1.

Spänning [V] Minsta väntetid (minuter)

4 7 15

200-240 0,25–3,7 kW 5,5–37 kW 380-500 0,25–7,5 kW 11–75 kW 525-600 0,75–7,5 kW 11–75 kW 525-690 1,5–7,5 kW 11–75 kW Högspänning kan finnas kvar även om varningslysdioderna är släckta.

Tabell 2.1 Urladdningstid

12 Danfoss A/S © Rev. 2014-04-04 Med ensamrätt. MG33BF07

Säkerhet Design Guide

VARNING

VARNING FÖR LÄCKSTRÖM

Läckström överstiger 3,5 mA. Om frekvensomformaren inte jordas korrekt kan det leda till dödsfall eller allvarliga personskador.

En certifierad elinstallatör ska säkerställa att

•

utrustningen har korrekt jordning.

VARNING

FARLIG UTRUSTNING

Kontakt med roterande axlar och elektrisk utrustning kan leda till dödsfall eller allvarliga personskador.

Säkerställ att endast utbildad och behörig

•

personal utför installation, driftsättning och underhåll.

Kontrollera att elektriskt arbete följer gällande

•

nationella och lokala elsäkerhetsföreskrifter. Följ procedurerna i denna handbok.

•

2 2

FÖRSIKTIGT

ROTERANDE DELAR

Oavsiktlig rotation av permanentmagnetmotorer utgör en risk för personskador och materiella skador.

Säkerställ att permanentmagnetmotorer

•

blockeras för att förhindra oavsiktlig rotation.

FÖRSIKTIGT

RISK FÖR FARA I HÄNDELSE AV INTERNT FEL Risk för personskador om frekvensomformaren inte är korrekt försluten.

Innan du kopplar på strömmen ska du

•

säkerställa att alla skyddskåpor sitter på plats och är säkrade.

MG33BF07 Danfoss A/S © Rev. 2014-04-04 Med ensamrätt. 13

Grundläggande driftprincipe...

Design Guide

3 Grundläggande driftprinciper

3.1 Allmänt

Detta avsnitt innehåller en översikt över frekvensomformarens viktigaste delar och kretsar. Det beskriver interna elektriska funktioner och signalbehandling. Det beskriver också den interna styrstrukturen.

Dessutom beskrivs automatiserade funktioner och tillvalsfunktioner för frekvensomformaren, som kan användas för att utforma kraftfulla driftsystem med sofistikerade reglerings- och statusrapporteringsfunktioner.

3.2 Driftsbeskrivning

Frekvensomformaren ger en reglerad mängd växelström från elnätet till en vanlig trefas-induktionsmotor för att styra motorvarvtalet. Frekvensomformaren försörjer motorn med variabel frekvens och spänning.

Frekvensomformaren består av fyra huvudmoduler.

Likriktare

•

Mellankrets

•

Växelriktare

•

Styrning och reglering

•

Avsnitten kapitel 3.3 Driftsekvens behandlar dessa moduler mer utförligt och beskriver hur effekt- och styrsignaler rör sig i frekvensomformaren.

3.3 Driftsekvens

3.3.1 Likriktardelen

När nätströmmen ansluts till frekvensomformaren för första gången, går den in via ingångsplintarna (L1, L2 och L3) och vidare till brytaren och/eller RFI-filtervalet, beroende på hur enheten är konfigurerad.

3.3.2 Mellanliggande del

Efter likriktardelen passerar spänningen till den mellanliggande delen. Denna likriktade spänningen jämnas ut av en sinusfilterkrets som består av DC-bussinduktorn och DCkondensatorbanken.

DC-bussinduktorn ger serieimpedans till varierande ström. Detta underlättar den filtreringen och minskar övertonsstörningarna på ingångsväxelströmmens vågform som normalt finns i likriktarkretsar.

Växelriktardel

3.3.3

I växelriktardelen börjar IGBT-modulerna att växla för att skapa utgångsvågformen när ett körkommando och en varvtalsreferens finns tillgängliga. Vågformen som genereras av Danfoss VVC ger optimal prestanda och minimala förluster i motorn.

plus

PWM-principen på styrkortet

Bild 3.1 Intern styrlogik

Bromstillval

3.3.4

För frekvensomformare som är utrustade med tillvalet dynamisk broms, inkluderas en broms-IGBT tillsammans med plint 81(R-) och 82(R+) för att ansluta ett externt bromsmotstånd.

Ändamålet med broms-IGBT är att minska spänningen i mellankretsen när den maximala spänningsgränsen överskrids. Detta görs genom att växla det externt monterade motståndet över DC-bussen för att ta bort överskottslikspänning på busskondensatorerna. Överskottsspänning på DC-bussen uppstår vanligen när negativ belastning orsakar att regenerativ energi sänds tillbaka till DC-bussen. Detta inträffar till exempel när lasten driver motorn och och får spänningen att återgå till DCbusskretsen.

14 Danfoss A/S © Rev. 2014-04-04 Med ensamrätt. MG33BF07

Grundläggande driftprincipe... Design Guide

Att placera bromsmotståndet externt har fördelen att det går att välja motstånd baserat på tillämpningens behov, så att energin avsätts utanför manöverpanelen och frekvensomformaren skyddas mot överhettning om bromsmotståndet överbelastas.

Broms-IGBT-växelsignalen kommer från styrkortet och levereras till broms-IGBT via effektkortet och växelriktarkortet. Dessutom övervakar effekt- och styrkorten bromsIGBT och bromsmotståndsanslutningen avseende kortslutning och överbelastning.

3.3.5 Lastdelning

Enheter med inbyggt lastdelningstillval innehåller plintarna (+) 89 DC och (–) 88 DC. I frekvensomformaren ansluter dessa plintar till DC-bussen framför DC-bussreaktorn och busskondensatorerna.

Lastdelningsplintar kan användas med två olika konfigurationer.

Med den ena metoden används plintarna för att koppla ihop flera frekvensomformares DC-busskretsar. På så sätt kan en enhet som är i regenerativt läge dela sin överskottsbusspänning med en annan enhet som kör en motor. Lastdelning på detta sätt kan minska behovet av externa dynamiska bromsmotstånd och samtidigt spara energi. Teoretiskt är antalet enheter som kan anslutas på detta sätt obegränsat, men alla enheter måste ha samma märkspänning. Beroende på storlek och antal enheter kan det dessutom vara nödvändigt att installera likströmsreaktorer och likströmssäkringar i DC-bussens anslutningar och växelströmsreaktorer på nätet. Innan du genomför en sådan konfiguration måste du göra specifika överväganden och kontakta en tillämpningskonstruktör från Danfoss.

3.4

Styrgränssnitt

3.4.1 Styrprincip

Frekvensomformaren tar emot styrindata från flera källor.

Lokal manöverpanel (Hand-läge)

•

Programmerbara analoga, digitala och analoga/

•

digitala styrplintar (läget Auto) RS 485-, USB- eller seriell kommunikationsportar

•

(läget Auto)

Korrekt anslutna och programmerade styrplintar ger återkopplings-, referens- och andra ingångssignaler till frekvensomformaren: utgångsstatus och feltillstånd från frekvensomformaren , reläer som används för extrautrustning och gränssnitt för seriell kommunikation. En gemensam 24 V-ledning ingår också. Du kan programmera styrplintarna för olika funktioner genom att välja parametertillval via den lokala manöverpanelen (LCP) på enhetens framsida eller externa källor. Majoriteten av styrkabeldragningen görs av kunden om det inte beställs från fabriken.

3 3

Med den andra metoden får frekvensomformaren ström enbart från en likströmskälla. Detta är lite mer komplicerat. Först och främst krävs en likströmskälla. Därefter krävs ett sätt att mjukladda DC-bussen vid start. Sedan krävs en spänningskälla för att driva fläktarna inuti enheten. Innan du genomför denna konfiguration ska du kontakta en tillämpningskonstruktör från Danfoss.

MG33BF07 Danfoss A/S © Rev. 2014-04-04 Med ensamrätt. 15

130BD599.10

3-phase power

input

DC bus

Switch Mode Power Supply

Motor

Analog Output

Interface

relay1

relay2

ON=Terminated OFF=Open

Brake resistor

91 (L1) 92 (L2) 93 (L3)

88 (-) 89 (+)

50 (+10 V OUT)

53 (A IN)

54 (A IN)

55 (COM A IN)

0/4-20 mA

12 (+24 V OUT)

13 (+24 V OUT)

37 (D IN)

18 (D IN)

20 (COM D IN)

10 V DC 15 mA 130/200 mA

+ - + -

(U) 96 (V) 97 (W) 98 (PE) 99

(COM A OUT) 39

(A OUT) 42

(P RS-485) 68

(N RS-485) 69

(COM RS-485) 61

0 V

S801

0/4-20 mA

RS-485

+10 V DC

0/-10 V DC -

+10 V DC

+10 V DC 0/4-20 mA

0/-10 V DC-

240 V AC, 2 A

24 V DC

24 V (NPN)

0 V (PNP)

24 V (NPN)

19 (D IN)

24 V (NPN)

0 V (PNP)

24 V

0 V

(D IN/OUT)

0 V (PNP)

24 V (NPN)

(D IN/OUT)

0 V

24 V

24 V (NPN)

0 V (PNP)

24 V (NPN)

33 (D IN)

32 (D IN)

1 2

S201

S202

ON=0/4-20 mA OFF=0/-10 V DC +10 V DC

P 5-00

S801

(R+) 82

(R-) 81

: Chassis

: Ground

240 V AC, 2 A

400 V AC, 2 A

Grundläggande driftprincipe...

Design Guide

3.5 Kopplingsschema

Bild 3.2 Grundläggande kopplingsschema

A = analog, D = digital *Plint 37 (tillval) används för Säkert vridmoment av. Installationsinstruktioner för Säkert vridmoment av finns i Handbok för

Säkert vridmoment av för Danfoss VLT®-frekvensomformare. Plint 37 finns inte på FC 301 (utom kapsling av typen A1). Relä 2 och Plint 29, har ingen funktion i FC 301. **Anslut inte kabelskärmen.

130BD529.11

L1 L2 L3

Grundläggande driftprincipe...

Design Guide

3 3

1 PLC 7 Motor, 3-fas och PE (skärmad) 2 Frekvens- omformare 8 Nät, 3-fas och förstärkt PE (inte skärmad) 3 Utgångskontaktor 9 Styrkablar (skärmade) 4 Kabelklämma 10 5 Kabelisolering (skalad) 6 Kabelförskruvning

Potentialutjämning min. 16 mm2 (0,025 tum) Avstånd mellan styrkabel, motorkabel och nätkabel: Minst 200 mm

Bild 3.3 EMC-korrekt elektrisk anslutning

Mer information om EMC finns i kapitel 4.1.15 EMC-överensstämmelse.

Grundläggande driftprincipe... Design Guide

OBS!

EMC-STÖRNINGAR

Använd skärmade kablar för motor- och styrkablar och separera kablar för ingångsström, motorledningar och styrkablar. Oisolerade ström-, motor-, och styrkablar kan

leda till oönskad funktion eller försämrad prestanda. Minst 200 mm avstånd måste finnas mellan nät-, motoroch styrkablar.

3.6 Regulatorer

3.6.1 Styrprincip

En frekvensomformare omvandlar växelspänning från nätspänningen till likspänning och ändrar därefter denna till en reglerbar växelspänning med reglerbar amplitud och frekvens.

Motorn försörjs med variabel spänning/ström och frekvens, vilket ger möjlighet till variabel varvtalsreglering av trefasasynkronmotorer av standardtyp och permanentmagnetmotorer.

Frekvensomformaren kan styra antingen motoraxelns varvtal eller moment. Inställningen av 1-00 Konfigura- tionsläge anger vilken typ av styrning som ska användas.

Varvtalsreglering

Det finns 2 typer av varvtalsreglering:

Varvtalsreglering utan återkoppling, vilket inte

•

kräver någon motoråterkoppling (givarlös). PID-reglering av varvtal med återkoppling kräver

•

en varvtalsåterkopplingssignal på en av ingångarna. En korrekt optimerad styrning med återkoppling ger en bättre noggrannhet än en styrning utan återkoppling.

Momentstyrning

Momentstyrningsfunktionen används i tillämpningar där momentet på motorns drivaxel styr tillämpning som spänningskontroll. Momentstyrning kan väljas i

1-00 Konfigurationsläge, antingen i VVC återkoppling eller Flödesstyrning med återkoppling med [2] varvtalsåterkoppling. Momentinställningen görs genom att

ställa in en referens som styrs analogt, digitalt eller via buss. Varvtalsgränsens begränsningsfaktor ställs in i 4-21 Gränsfaktorkälla, varvtal. När momentstyrning används rekommenderas det att utföra en fullständig AMAprocedur eftersom korrekta motordata är viktigt för optimal prestanda.

Återkoppling i Flux-läge med pulsgivaråter-

•

koppling ger överlägsen prestanda i alla fyra kvadranter samt i alla motorvarvtal.

Utan återkoppling i VVC

•

används i mekaniska robusta tillämpningar men noggrannheten är begränsad. Momentfunktion utan återkoppling fungerar bara i en rotationsriktning. Momentet beräknas baserat på aktuell intern mätning i frekvensomformaren.

Varvtals- och momentreferens

Referensen för dessa styrningar kan antingen vara en enkel referens eller vara en summering av olika referenser med relativa viktningar. Hur referenser hanteras förklaras närmare i kapitel 3.7 Referenshantering.

plus

[4] Moment utan

plus

-läge. Funktionen

Väljer vilken ingång som ska användas som varvtals-PID för återkopplingen i 7-00 Varvtal PID-återkopplingskälla.

Grundläggande driftprincipe... Design Guide

3.6.2 FC 301 kontra FC 302 Styrprincip

FC 301 är en frekvensomformare för allmänna tillämpningar med variabelt varvtal. Styrprincipen baseras på Voltage Vector Control (VVC FC 301 kan hantera både asynkrona motorer och PM-motorer. Strömavkänningsprincipen i FC 301 är baserad på strömmätningen i DC-bussen eller motorfasen. Jordfelsskyddet på motorsidan löses genom en avsatureringskrets i IGBT:erna ansluten till styrkortet. Kortslutningsbeteendet i FC 301 beror på strömomvandlaren i den positiva DC-bussen och omättat skydd med återkoppling från de tre lägre IGBT-enheterna och bromsen.

Bild 3.4 Styrprincip FC 301

FC 302 är en frekvensomformare med höga prestanda för krävande tillämpningar. Frekvensomformaren kan hantera olika motorstyrningsprinciper, till exempel U/f specialmotordrift, VVC FC 302 kan hantera såväl synkrona permanentmagnetmotorer (borstlösa servomotorer) som normala burlindade asynkronmotorer. Kortslutning i FC 302 beror på de 3 strömomvandlarna i motorfasen och omättat skydd med återkoppling från bromsen.

plus

och fluxvektormotorstyrning.

3 3

Bild 3.5 Styrprincip FC 302

Grundläggande driftprincipe... Design Guide

3.6.3

Styrstruktur i VVC

plus

Bild 3.6 Styrstruktur i VVC

I Aktiva/inaktiva parametrar i olika styrningslägen för frekvensomformare i Programmeringshandboken finns en översikt över tillgänglig styrningskonfiguration, beroende på inställningen av växelströmsmotor eller PM-motor (ej särpräglad). I den konfiguration som visas i Bild 3.6, är 1-01 Motorstyrningsprincip satt till [1] VVC Varvtal utan återkoppling. Resulterande referens från referenshanteringssystemet tas emot och matas genom ramp- och varvtalsgränsen innan den skickas till motorstyrningen. Utgående värde från motorstyrningen begränsas sedan av den maximala frekvensgränsen.

-konfigurationer med och utan återkoppling

plus

och 1-00 Konfigurationsläge är satt till [0]

Om 1-00 Konfigurationsläge har satts till [1] Varvtal med återkoppling kommer den resulterande referensen att skickas från ramp- och varvtalsgränsen till en varvtal PID-styrning. Varvtal PID-styrningsparametrar finns i parametergruppen 7-0* Varvtal PID-styrning. Resulterande referens från varvtal PID-styrningen skickas till motorstyrningen och begränsas av frekvensgränsen.

Välj [3] Process i 1-00 Konfigurationsläge för att använda process-PID-styrningen för styrning med återkoppling, t.ex. av varvtal eller tryck i den styrda tillämpningen. Process-PID-parametrarna finns i parametergrupp 7-2* Processtyrning. Återkoppling och 7-3* Process-PID regl.

Grundläggande driftprincipe... Design Guide

3.6.4 Styrstruktur i Flux utan återkoppling (endast FC 302)

3 3

Bild 3.7 Styrstruktur i konfigurationerna Flux utan återkoppling och med återkoppling.

I Aktiva/inaktiva parametrar i olika styrningslägen för frekvensomformare i Programmeringshandboken finns en översikt över tillgänglig styrningskonfiguration, beroende på inställningen av växelströmsmotor eller PM-motor (ej särpräglad). I den visade konfigurationen har 1-01 Motorstyrningsprincip satts till [2] Flux utan återkoppling och 1-00 Konfigurationsläge till [0] Varvtal utan återkoppling. Resulterande referens från referenshanteringssystemet matas genom ramp- och varvtalsgränsen i enlighet med angivna parameterinställningar.

En beräknad varvtalsåterkoppling genereras och skickas till varvtals-PID för styrning av den utgående frekvensen. Varvtals-PID måste ställas in med parametrarna P, I, och D (parametergrupp 7-0* Varvtal, PID-reg).

Välj [3] Process i 1-00 Konfigurationsläge för att använda process-PID-styrning för styrning med återkoppling, t.ex. av varvtal eller tryck i den styrda tillämpningen. Process-PID-parametrarna finns i parametergruppen 7-2* Processregl. Återkoppling och

7-3* Process-PID regl.

Grundläggande driftprincipe... Design Guide

3.6.5 Styrstruktur i Flux med motoråterkoppling (endast FC 302)

Bild 3.8 Styrstruktur i konfigurationen Flux med motoråterkoppling (endast tillgänglig i FC 302):

Motorstyrningen i den här konfigurationen använder en återkopplingssignal från en pulsgivare eller resolver monterad direkt på motorn (som ställs in i 1-02 Flux motoråterkopplingskälla).

Välj [1] Varvtal med återkoppling i 1-00 Konfigurationsläge för att använda den resulterande referensen som insignal till varvtal PID-styrningen. Varvtal PID-styrningens parametrar finns i parametergrupp 7-0* varvtal, PID-reg.

Välj [2] Moment i 1-00 Konfigurationsläge om du direkt vill använda resulterande referens som momentreferens. Momentstyrningen kan endast väljas i konfigurationen Flux m. motoråterk. (1-01 Motorstyrningsprincip). När detta läge valts använder referensen enheten Nm. Den kräver ingen momentåterkoppling eftersom det verkliga momentet beräknas baserat på aktuell mätning av frekvensomformaren.

Välj [3] Process i 1-00 Konfigurationsläge för att använda process-PID-styrningen för styrning med återkoppling, t.ex. av varvtal eller en processvariabel i den styrda tillämpningen.

Grundläggande driftprincipe... Design Guide

3.6.6 PID

3.6.6.1 Varvtal PID-styrning

Varvtal PID-styrningen bibehåller ett konstant motorvarvtal, oberoende av att motorbelastningen varierar.

1-00 Konfigurationsläge

[0] Varvtal utan återkoppling AKTIV AKTIV AKTIV Saknas [1] Varvtal med återk. Saknas Inte aktiv Saknas AKTIV [2] Moment Saknas Saknas Saknas Inte aktiv [3] Process Inte aktiv Inte aktiv Inte aktiv Saknas [4] Mom u återkoppl. Saknas Inte aktiv Saknas Saknas [5] Fädning Inte aktiv Inte aktiv Inte aktiv Inte aktiv [6] Yt-winder Inte aktiv Inte aktiv Inte aktiv Saknas [7] Utökad PID-vrvtl OL Inte aktiv Inte aktiv Inte aktiv Saknas [8] Utökad PID-vrvtl CL Saknas Inte aktiv Saknas Inte aktiv

Tabell 3.1 Styrkonfigurationer med aktiv varvtalsreglering

"Saknas" innebär att det aktuella läget inte är tillgängligt alls. "Inte aktiv" innebär att det aktuella läget är tillgängligt, men att varvtalsreglering inte är aktiv i detta läge.

1-01 Motorstyrningsprincip U/f

VVC

plus

Flux utan återkoppling Flux m. motoråterk.

OBS!

Varvtalsreglerings-PID fungerar med standardparameterinställningarna, men justering av parametrarna rekommenderas för optimering av motorstyrningens prestanda. De två Flux-motorstyrningsprinciperna är särskilt beroende av korrekt finjustering för att kunna ge bästa möjliga resultat.

3 3

Grundläggande driftprincipe... Design Guide

Tabell 3.2 sammanfattar de egenskaper som kan anges för varvtalsreglering. I VLT® AutomationDrive FC 301/FC 302 Programmeringshandboken finns information om programmering.

Parameter Funktionsbeskrivning

7-00 Varvtal PID-återkopplingskälla Välj vilken ingång som varvtals-PID ska hämta sin återkoppling från. 7-02 Varvtal, prop. PID-förstärkning Ju högre värde, desto snabbare styrning. Ett för högt värde kan dock leda till

7-03 Varvtal, PID-integraltid

7-04 Varvtal, PID-derivatatid Ger en förstärkning i proportion till återkopplingens förändringsfrekvens. En inställning

7-05 Varvtal, PID-diff.förstärkn.gräns

7-06 Varvtal, PID-lågpassfiltertid

7-07 Varvtalsåterkoppling utväxling Frekvensomformaren multiplicerar varvtalsåterkopplingen med detta förhållande. 7-08 Varvtal, PID-frammatningsfaktor Referenssignalen förbikopplar varvtalsregleringen med det angivna värdet. Detta filter

7-09 Speed PID Error Correction w/ Ramp Varvtalsfelet mellan ramp och faktiskt varvtal mäts mot inställningen i denna parameter.

svängningar. Eliminerar varvtalsfel i steady state. Ett lägre värde innebär snabb reaktion. Ett för lågt värde kan dock leda till svängningar.

på noll inaktiverar differentiatorn. Om förändringar i referens eller återkoppling sker snabbt i en tillämpning (vilket innebär att felet förändras snabbt) blir differentiatorn snart alltför dominerande. Detta beror på att den reagerar på förändringar i felet. Ju snabbare felet förändras, desto starkare blir differentiatorförstärkningen. Differentiatorförstärkningen kan således begränsas till att tillåta inställning av lämplig derivatatid för långsamma förändringar och en lämplig snabb förstärkning för snabba förändringar. Ett lågpassfilter som dämpar svängningar hos återkopplingssignalen och förbättrar prestanda i steady state. Men för lång filtertid försämrar dynamiska prestanda för varvtal PID-styrningen. Praktiska inställningar av parameter 7-06 tagna från antalet pulser per varv från pulsgivaren (PPR):

Pulsgivare PPR 7-06 Varvtal, PID-lågpassfiltertid

512 10 ms 1024 5 ms 2048 2 ms 4096 1 ms

ökar de dynamiska prestanda för varvtalsregleringsslingan.

Om varvtalsfelet överskrider denna parameterinställning kommer varvtalsfelet att korrigeras via rampning på ett kontrollerat sätt.

Tabell 3.2 Relevanta parametrar för varvtalsreglering

Grundläggande driftprincipe...

Design Guide

Programmera i angiven ordningsföljd (se förklaringar till inställningarna i Programmeringshandboken)

I Tabell 3.3 förutsätts det att alla andra parametrar och brytare behåller sina fabriksinställningar.

Funktion Parameter Inställning

1) Kontrollera att motorn går korrekt. Gör följande: Ange motorparametrarna med hjälp av märkskyltsdata 1-2* Enligt uppgifterna på motorns märkskylt Utför automatisk motoranpassning 1-29 Automatisk

motoranpassning (AMA)

2) Kontrollera att motorn går och att pulsgivaren är rätt ansluten. Gör följande: Tryck på [Hand On] på LCP. Kontrollera att motorn körs och observera i vilken riktning den roterar (hädanefter benämnd "positiv riktning"). Gå till 16-20 Motorvinkel. Vrid motorn långsamt i positiv riktning. Den måste vridas så långsamt (endast ett fåtal varv/minut) att det går att avgöra om värdet i 16-20 Motorvinkel ökar eller minskar. Om 16-20 Motorvinkel minskar ska du ändra pulsgivarens rotationsriktning i 5-71 Plint 32/33, pulsgivarriktning.

3) Kontrollera att gränserna för frekvensomformaren ligger inom säkerhetsintervallet Ange acceptabla gränser för referenserna. 3-02 Minimireferens

Kontrollera att rampinställningarna ligger inom frekvensomformarens kapacitet och tillåtna driftspecifikationer för tillämpningen.

Ange acceptabla gränser för motorvarvtal och frekvens. 4-11 Motorvarvtal, nedre

4) Konfigurera varvtalsregleringen och välj motorstyrningsprincipen Aktivering av varvtalsreglering Val av motorstyrningsprincip 1-01 Motorstyrnings-

5) Konfigurera och skala referensen för varvtalsregleringen Ange Analog ingång 53 som referenskälla 3-15 Referensresurs 1 Behövs ej (standard) Skala analog ingång 53 0 varv/minut (0 V) till 1 500 varv/ minut (10 V)

6) Konfigurera 24 V HTL-pulsgivarsignalen som återkoppling för motorstyrning och varvtalsreglering Ställ in de digitala ingångarna 32 och 33 som HTLpulsgivaringångar

Välj plint 32/33 som motoråterkoppling 1-02 Flux motoråter-

Välj plint 32/33 som varvtals-PID-återkoppling 7-00 Varvtal PID-

7) Finjustera PID-parametrarna för varvtalsreglering Använd riktlinjerna för finjustering när de behövs, eller gör justeringen manuellt

8) Spara om du vill slutföra Spara parameterinställningen i LCP för senare bruk 0-50 LCP-kopiering [1] Alla till LCP

Ange en positiv referens.

16-20 Motorvinkel Saknas (skrivskyddad parameter) Obs: Ett ökande

5-71 Plint 32/33, pulsgivarriktning

3-03 Maximireferens 3-41 Ramp 1, uppramptid 3-42 Ramp 1, nedramptid

gräns [rpm] 4-13 Motorvarvtal, övre gräns [rpm] 4-19 Max. utfrekvens

1-00 Konfigurationsläge

princip

6-1* Behövs ej (standard)

5-14 Plint 32, digital ingång 5-15 Plint 33, digital ingång

kopplingskälla

återkopplingskälla

7-0* Se riktlinjerna

[1] Aktivera fullständig AMA

värde spiller över vid 65535 och börjar på nytt vid 0.

[1] Moturs (om 16-20 Motorvinkel minskar)

0 varv/minut (standard) 1 500 varv/minut, varv per minut (standard) fabriksinställning fabriksinställning

0 varv/minut (standard) 1 500 varv/minut 60 Hz (standard 132 Hz)

[1] Varvtal med återk. [3] Flux m. motoråterk.

[0] Ingen funktion (standard)

Behövs ej (standard)

3 3

Tabell 3.3 Programmeringsordning

Grundläggande driftprincipe...

Design Guide

3.6.6.2 Finjustering av PID-varvtalsreglering

Följande riktlinjer för finjustering är relevanta när en av Flux-motorstyrningsprinciperna används för tillämpningar där belastningen huvudsakligen är trög (lite friktion).

Värdet för 30-83 Varvtal, prop. PID-förstärkning är beroende av den kombinerade trögheten hos motor och belastning, och den valda bandbredden kan beräknas med följande formel:

par

. 1 − 20 x 9550

. 1 − 25

Bandbredd rad/s

Par.

. 7 − 02 =

Total tröghet kgm

Par.

OBS!

1-20 Motoreffekt [kW] är motoreffekten i [kW] (dvs. ange

"4" kW i stället för "4 000" W i formeln).

20 rad/s är ett praktiskt värde för bandbredden. Kontrollera resultatet från beräkningen av 7-02 Varvtal, prop. PID- förstärkning i med följande formel (behövs inte om du använder återkoppling med hög upplösning, till exempel SinCos):

Par.

. 7 − 02

Max. moment rippel

MAX

0. 01 x 4 x

Det rekommenderade startvärdet för 7-06 Varvtal, PIDlågpassfiltertid är 5 ms (lägre pulsgivarupplösning kräver

ett högre filtervärde). Vanligen är en maximal momentrippel på 3 % godtagbar. För inkrementella pulsgivare hittas pulsgivarupplösningen i antingen 5-70 Plint 32/33 pulser per varv (24 V HTL på frekvensomformare av standardtyp) eller 17-11 Upplösning (PPR) (5 V TTL för pulsgivartillvalet MCB 102).

I allmänhet avgörs den praktiska maximigränsen för 7-02 Varvtal, prop. PID-förstärkning av pulsgivarupplösningen och filtertiden för återkopplingen, men även andra faktorer hos tillämpningen kan begränsa 7-02 Varvtal, prop. PID-förstärkning till ett lägre värde.

För att minimera toppspänningen kan 7-03 Varvtal, PID- integraltid ställas in på ca 2,5 sekunder (varierar beroende på tillämpning).

Ange 7-04 Varvtal, PID-derivatatid till 0 tills allt annat har finjusterats. Vid behov avslutar du finjusteringen genom att experimentera med små stegvisa förändringar av den här inställningen.

Pulsgivare Upplösning x Par.

2 x π

. 7 − 06

Grundläggande driftprincipe... Design Guide

3.6.6.3 Process-PID-styrning

Använd process-PID-styrningen för att styra tillämpningsparametrar som kan mätas med en givare (t.ex. tryck, temperatur, flöde) och påverkas av den anslutna motorn via en pump, fläkt eller annat.

Tabell 3.4 visar de styrkonfigurationer där processreglering är möjlig. När en motorstyrningsprincip av typen fluxvektor används måste du också tänka på att justera PID-parametrarna för varvtalsreglering. Information om var varvtalsregleringen är aktiv finns i kapitel 3.6 Regulatorer.

1-00 Konfigurationsläge 1-01 Motorstyrningsprincip

U/f

[3] Process Inte aktiv Process Process och varvtal Process och varvtal

Tabell 3.4 Styrkonfigurationer med processreglering

VVC

plus

Flux utan återkoppling Flux m. motoråterk.

OBS!

Processreglerings-PID fungerar med standardparameterinställningarna, men justering av parametrarna rekommenderas för optimering av applikationsstyrningens prestanda. De två Flux-motorstyrningsprinciperna är speciellt beroende av korrekt finjustering av varvtalsreglerings-PID (innan processreglerings-PID finjusteras) för att kunna ge bästa möjliga resultat.

3 3

Bild 3.9 Diagram över Process-PID-styrning

Tabell 3.5sammanfattar egenskaper som kan konfigureras för processregleringen.

Parameter Funktionsbeskrivning

7-20 Processregl. m. 1 återk.signal Välj från vilken källa (dvs. analog ingång eller pulsingång) process-PID ska hämta sin

återkoppling

7-22 Processregl. m. 2 återk.signaler Tillval: Avgör om (och varifrån) process-PID bör få en ytterligare återkopplingssignal. Om

en extra återkopplingskälla väljs kommer de två återkopplingssignalerna att adderas innan de används för process-PID-styrningen.

7-30 Norm./inv. regl. av process-PID

7-31 Anti-windup för process-PID Anti-windup-funktionen säkerställer att integratorn får en förstärkning som motsvarar

Under [0] normal drift reagerar processregleringen med en ökning av motorvarvtalet om återkopplingen sjunker under referensen. I samma situation, men under [1] inverterad drift, kommer processregleringen i stället att reagera med ett minskande motorvarvtal.

aktuell frekvens när en frekvensgräns eller en momentgräns har uppnåtts. På så sätt undviker man integrering med ett fel som ändå inte kan kompenseras med en ändring av varvtalet. Du kan inaktivera funktionen genom att [0] Av.

Grundläggande driftprincipe...

Parameter Funktionsbeskrivning

7-32 Regulatorstartvärde för process-PID I en del applikationer kan det ta mycket lång tid att nå det nödvändiga varvtalet eller

7-33 Prop. först. för process-PID Ju högre värde, desto snabbare styrning. Ett för högt värde kan dock leda till svängningar. 7-34 I-tid för process-PID Eliminerar varvtalsfel i steady state. Ett lägre värde innebär snabb reaktion. Ett för lågt

7-35 D-tid för process-PID Ger en förstärkning i proportion till återkopplingens förändringsfrekvens. En inställning på

7-36 Process-PID först.gräns för diff. Om förändringar i referens eller återkoppling sker snabbt i en tillämpning (vilket innebär

7-38 Feed forward faktor för process-PID I tillämpningar där det finns en god (och ungefärligen linjär) korrelation mellan processre-

5-54 Pulsfilter, tidskonstant nr 29 (Puls-plint

29), 5-59 Pulsfilter, tidskonstant nr 33 (Puls-plint

33), 6-16 Plint 53, tidskonstant för filter (Analog plint 53), 6-26 Plint 54, tidskonstant för filter (Analog plint 54) 6-36 Plint X30/11, tidskonstant för filter 6-46 Plint X30/12, tidskonstant för filter 35-46 Term. X48/2 Filter Time Constant

Design Guide

börvärdet. I sådana tillämpningar kan det vara en fördel att fastställa ett bestämt motorvarvtal från frekvensomformaren innan processregleringen aktiveras. Detta görs genom att ange ett process-PID-startvärde (varvtal) i 7-32 Regulatorstartvärde för process- PID.

värde kan dock leda till svängningar.

noll inaktiverar differentiatorn.

att felet förändras snabbt) blir differentiatorn snart alltför dominerande. Detta beror på att den reagerar på förändringar i felet. Ju snabbare felet förändras, desto starkare blir differentiatorförstärkningen. Differentiatorförstärkningen kan således begränsas till att tillåta inställning av lämplig derivatatid för långsamma förändringar.

ferensen och motorvarvtalet som krävs för att erhålla referensen, kan frammatningsfaktorn användas för att uppnå bättre dynamiska prestanda hos process-PID-styrningen. Ett lågpassfilter kan dämpa svängningar i strömmens/spänningens återkopplingssignal. Denna tidskonstant är ett uttryck för varvtalsgränsen för de ripplar som uppträder på återkopplingssignalen. Exempel: Om lågpassfiltret har ställts in på 0,1 sekunder, blir gränshastigheten 10 rad/s (motsvarande 0,1 s), vilket motsvarar (10/(2 x π)) = 1,6 Hz. Detta innebär att alla strömmar/ spänningar som varierar med en frekvens överstigande 1,6 Hz dämpas av filtret. Styrning utförs enbart på en återkopplingssignal som varierar med en frekvens (ett varvtal) på under 1,6 Hz. Lågpassfiltret förbättrar prestanda i steady state, men om en för lång filtertid väljs kommer dynamiska prestanda för process-PID-styrning att försämras.

Tabell 3.5 Relevanta parametrar för processreglering

3.6.6.4

Avancerad PID-reglering

I VLT® AutomationDrive FC 301/FC 302 Programmeringshandboken finns information om avancerade PID-regleringsparametrar

3.6.7

Intern strömreglering i VVC

plus

-läge

När motorströmmen/momentet överstiger momentgränserna som är programmerade i 4-16 Momentgräns, motordrift, 4-17 Momentgräns, generatordrift och 4-18 Strömbegränsning aktiveras den inbyggda strömbegränsningsstyrningen. När frekvensomformaren körs på strömgränsen med motordrift eller återkopplingsdrift, försöker den att så snabbt som möjligt komma under de programmerade momentgränserna utan att förlora kontrollen över motorn.

+ 170 hidden pages

Danfoss FC 302, FC 301 Design guide [sv]

Specifications and Main Features

Frequently Asked Questions

User Manual